[发明专利]用于估计信号性质的方法

说明书

一种用于估计在电气系统中所感测的信号（1）的性质的方法，其包括下述步骤：感测信号（1），并且通过将感测信号（1）与至少一个阈值（2）进行比较以检测阈值跨越并且根据阈值跨越来估计基本周期来估计信号（1）的基波的基本周期。然后根据基本周期和/或根据在基本周期的长度的间隔期间的感测信号（1）来估计信号性质。根据本发明的电子设备包括微控制器和/或模拟电路，其实行用于估计信号的性质的方法。优选地，微控制器和/或模拟电路取决于通过用于估计信号的性质的方法所获得的结果来控制电子设备的其它部分。

技术领域

本发明涉及用于估计信号的信号性质的方法，以及使用该方法来将自身适配于改变的信号性质的设备。

背景技术

基本上存在两种用于估计信号性质（比如例如，变化电压的有效电压）的已知方法。

首先，有可能在比几倍于针对基本周期的最高合理估计更长的时间内观察所测量的信号。假定是规律的振荡，该观察因此包括多个完整振荡以及另外的振荡的一部分。为了良好的估计，与来自完整振荡的测量相比，来自这种部分振荡的贡献应当是可忽略的。

虽然该方法易于实现，但是它很缓慢。如果基本频率是未知的且可能是较低的话，则强调这一点，因为人们需要假定用于该方法的最低合理频率。

第二种方法是使用傅里叶变换，例如，FFT算法。该方法可以给出非常精确的结果，但是需要显著量的计算能力，并且再次地，将难以在比最低合理频率的几个周期更小的时间帧中获得针对信号性质的合理估计。

发明内容

因此本发明的目的是创建一种用于估计信号性质的方法，该方法快速、在计算上容易、并且在很宽的基本频率范围上是可靠的。

本发明的解决方案由权利要求1的特征来指定。根据本发明，信号被感测，并且通过下述内容来估计信号的基波（fundamental）的基本周期：将感测信号与至少一个阈值进行比较以检测阈值跨越、根据阈值跨越来估计基本周期、以及根据基本周期和/或根据在基本周期的长度的间隔期间的感测信号来估计信号性质。

“感测”一个信号可以是利用比如模拟或数字伏特计或安培计的测量设备或者获得期望信号性质的另一方法所进行的测量。例如，比较器或其它电子组件可以被用来检测是否跨越了阈值，并且例如，具有电容和二极管的电路可以被用来保存出现在两个阈值跨越之间的最大电压，如果信号是电压的话。因此，在本文档的意义上，“感测”并不要求存在传统的测量设备。然而，利用测量设备来感测信号是优选的实施例，因为其允许使用现货组件，并且增加了灵活性。

应该通过该方法来估计其性质的信号是先验未知的。其可以是仅具有一个符号的波动信号、其可以是经整流的信号、其可以是恒定信号或交变信号。然而，应该有可能假定的是，如果存在某种波动，则该模式至少近似地自身重复并且重复至少几次，例如多于两次。为了易于解释，将由具有不同幅度和频率的正弦波形的总和来近似该信号。频率应该全部是一个最低频率的整数倍：在下文中，具有最低频率的正弦波形将被叫做“基波（fundamental）”。其具有基本频率、基本周期和基本幅度。其它频率将被叫做该基波的“谐波（harmonics）”。正弦波形的这种总和可以被整流、添加到恒定信号值、和/或停止以及再次开始。全部参数都可以随时间改变，但是这些改变与基本周期相比优选地较缓慢。

本发明不限于完美适合该模型的信号。然而，如果该模型是合理的近似，则最佳结果将被存档。如果信号并不很好地适合该模型，则其最低频率将被假定为是基本的。在一个实施例中，下限频率或上限周期，并且在其中没有在比该下限频率更大的频率的情况下检测到任何基波的情况中，基本频率被设置成下限频率，并且基本周期被设置成上限周期。